Đánh Giá Sự Thay Đổi Hình Thái Phẫu Diện và Tính Chất Hóa Học Đất Phèn Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là một trong những vựa lúa lớn nhất của Việt Nam, nhưng cũng là khu vực chịu ảnh… 180 trang · Trường Đại Học Cần Thơ · 2022.

• Tác giả: Trần Văn Hùng
• Người hướng dẫn: GS. Ngô Ngọc Hưng
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Khoa Học Đất
• Đề tài: Đánh Giá Biến Đổi Hình Thái và Tính Chất Hóa Học Đất Phèn Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• Lời cảm ơn
• Tóm tắt
• Abstract
• Lời cam kết kết quả
• Mục lục
• Danh sách hình
• Danh sách bảng
• Danh mục từ viết tắt
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.1. Mục tiêu chung
• 1.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa của luận án
• 1.4.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.5.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Những điểm mới của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan nghiên cứu về đất phèn
• 2.1.1. Khái niệm đất phèn
• 2.1.2. Quá trình hình thành và phát triển đất phèn
• 2.1.3. Sự phân bố đất phèn
• 2.2. Phân loại đất phèn
• 2.2.1. Phân loại đất phèn trên thế giới
• 2.2.2. Phân loại đất phèn ở Việt Nam và ĐBSCL
• 2.3. Đặc tính hóa học của đất phèn ĐBSCL
• 2.3.1. pH đất phèn
• 2.3.2. Chất hữu cơ trong đất phèn
• 2.3.3. Đạm trong đất phèn
• 2.3.4. Lân trong đất phèn
• 2.3.5. Các Cation trao đổi trong đất phèn
• 2.3.6. Độc tố nhôm và sắt trong đất phèn
• 2.4. Khả năng cung cấp dưỡng chất NPK trên đất phèn trồng lúa
• 2.4.1. Khả năng cung cấp N trên đất phèn trồng lúa
• 2.4.2. Khả năng cung cấp P trên đất phèn trồng lúa
• 2.4.3. Khả năng cung cấp K trên đất phèn trồng lúa
• 2.4.4. Cải thiện hiệu quả sử dụng phân lân với công nghệ Polymer
• 2.4.5. Cung cấp cân đối, hiệu quả và đủ các yếu tố N, P, K cho lúa
• 2.5. Đặc điểm vùng nghiên cứu
• 2.5.1. Đặc điểm vùng Tứ Giác Long Xuyên
• 2.5.2. Đặc điểm vùng Đồng Tháp Mười
• 2.5.3. Đặc điểm vùng Bán Đảo Cà Mau
• 2.5.4. Đặc điểm vùng trũng Tây Nam sông Hậu
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Vật liệu nghiên cứu
• 3.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 3.3. Khí tượng thủy văn, hệ thống canh tác và lịch thời vụ vùng khảo sát đất phèn
• 3.4. Đặc tính đất thí nghiệm
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu
• 3.5.1. Nội dung 1: Phương pháp điều tra, khảo sát đất
• 3.5.2. Nội dung 2: Phương pháp xác định nhu cầu NPK cho lúa trên đất phèn
• 3.5.3. Nội dung 3: Phương pháp đánh giá hiệu quả của Avail
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN
• 4.1. Sự thay đổi hình thái phẫu diện và tính chất hóa học đất phèn ĐBSCL sau thời gian 20 năm sử dụng
• 4.1.1. Sự thay đổi hình thái phẫu diện đất phèn ĐBSCL
• 4.1.1.1. Hình thái phẫu diện đất phèn Hồng Dân-Bạc Liêu năm (2015 so 1992)
• 4.1.1.2. Hình thái phẫu diện đất phèn Phụng Hiệp-Hậu Giang năm (2015 so 1992)
• 4.1.1.3. Hình thái phẫu diện đất phèn Tân Thạnh-Long An năm (2015 so 1992)
• 4.1.1.4. Hình thái phẫu diện đất phèn Thạnh Hóa-Long An năm (2015 so 1992)
• 4.1.1.5. Hình thái phẫu diện đất phèn Tân Phước-Tiền Giang (2015 so 1992)
• 4.1.2. Sự thay đổi đặc tính hóa học đất phèn ĐBSCL
• 4.1.2.1. Độ dẫn điện trong đất (EC: Electrical conductivity)
• 4.1.2.2. Acid tổng trong đất
• 4.1.2.3. Nhôm trao đổi trong đất
• 4.1.2.4. Sắt tự do
• 4.1.2.5. Chất hữu cơ trong đất
• 4.1.2.6. Đạm tổng số trong đất
• 4.1.2.7. Lân tổng số trong đất
• 4.1.2.8. Lân dễ tiêu trong đất
• 4.1.2.9. Kali trao đổi trong đất
• 4.1.2.10. Natri trao đổi trong đất
• 4.1.2.11. Canxi trao đổi trong đất
• 4.1.2.12. Thành phần cơ giới đất
• 4.2. Khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn ĐBSCL
• 4.2.1. Ảnh hưởng phân N, P và K đến năng suất, hàm lượng và hấp thu NPK của lúa vụ HT
• 4.2.1.1. Ảnh hưởng phân N, P và K đến năng suất lúa vụ HT
• 4.2.1.2. Đáp ứng năng suất lúa bởi dưỡng chất N, P, K vụ HT
• 4.2.1.3. Ảnh hưởng phân NPK đến hàm lượng N, P và K của lúa vụ HT
• 4.2.1.4. Ảnh hưởng phân NPK đến hấp thu N, P, và K của lúa vụ HT
• 4.2.2. Ảnh hưởng phân N, P và K đến năng suất, hàm lượng và hấp thu NPK của lúa vụ ĐX
• 4.2.2.1. Ảnh hưởng phân N, P và K đến năng suất lúa vụ ĐX
• 4.2.2.2. Đáp ứng năng suất lúa bởi dưỡng chất N, P, K vụ ĐX
• 4.2.2.3. Ảnh hưởng phân NPK đến hàm lượng N, P và K của lúa vụ ĐX
• 4.2.2.4. Ảnh hưởng phân NPK đến hấp thu N, P, và K của lúa vụ ĐX
• 4.2.3. Khả năng cung cấp dinh dưỡng N, P, và K cho lúa từ đất
• 4.3. Hiệu quả sử dụng phân lân dạng DAP phối trộn Avail cho lúa trên đất phèn ĐBSCL
• 4.3.1. Ảnh hưởng bón phân lân dạng DAP phối trộn Avail đến năng suất, hàm lượng và hấp thu lân trên cây lúa vụ HT
• 4.3.1.1. Ảnh hưởng bón phân lân phối trộn Avail đến năng suất lúa vụ HT
• 4.3.1.2. Ảnh hưởng bón phân lân phối trộn Avail đến hàm lượng và hấp thu lân trên cây lúa vụ HT
• 4.3.2. Ảnh hưởng bón phân lân dạng DAP phối trộn Avail đến năng suất, hàm lượng và hấp thu lân trên cây lúa vụ ĐX
• 4.3.2.1. Ảnh hưởng bón phân lân phối trộn Avail đến năng suất lúa vụ ĐX
• 4.3.2.2. Ảnh hưởng bón phân lân phối trộn Avail đến hàm lượng và hấp thu lân trên cây lúa vụ ĐX
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• 5.1. Đề nghị
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đất Phèn ĐBSCL Đặc Điểm và Tầm Quan Trọng

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là một trong những vựa lúa lớn nhất của Việt Nam, nhưng cũng là khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề bởi đất phèn. Đất phèn ĐBSCL có những đặc điểm riêng biệt về hình thái và tính chất hóa học, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cây trồng, đặc biệt là lúa. Việc đánh giá đất phèn và hiểu rõ các biến đổi của nó là vô cùng quan trọng để đưa ra các giải pháp quản lý và cải tạo hiệu quả, đảm bảo an ninh lương thực và sinh kế cho người dân. Nghiên cứu của Trần Văn Hùng (2022) đã chỉ ra sự thay đổi đáng kể về hình thái và tính chất hóa học của đất phèn sau 20 năm canh tác. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc cập nhật và điều chỉnh các biện pháp canh tác phù hợp.

1.1. Khái niệm và quá trình hình thành đất phèn ở ĐBSCL

Đất phèn là loại đất chứa nhiều khoáng vật pyrite (FeS2), khi bị oxy hóa sẽ tạo ra acid sulfuric, làm giảm pH đất xuống rất thấp. Quá trình hình thành đất phèn ở ĐBSCL gắn liền với sự bồi tụ phù sa từ sông Mekong và sông Cửu Long, kết hợp với điều kiện ngập úng và sự phân hủy chất hữu cơ trong môi trường yếm khí. Theo thời gian, các khoáng vật pyrite tích tụ và tạo thành các tầng phèn tiềm tàng. Khi bị khai phá và canh tác, các tầng phèn tiềm tàng này bị oxy hóa, gây ra hiện tượng phèn hoạt động, ảnh hưởng tiêu cực đến cây trồng.

1.2. Phân bố đất phèn và ảnh hưởng đến nông nghiệp ĐBSCL

Đất phèn phân bố rộng khắp ĐBSCL, tập trung chủ yếu ở các tỉnh như Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp, An Giang, Kiên Giang và Cà Mau. Sự phân bố này ảnh hưởng lớn đến cơ cấu cây trồng và phương thức canh tác của người dân. Các vùng đất phèn thường có năng suất lúa thấp hơn so với các vùng đất khác, đồng thời đòi hỏi các biện pháp quản lý và cải tạo đặc biệt để giảm thiểu tác động tiêu cực của độ chua đất phèn và độc tính của đất phèn.

II. Thách Thức Biến Đổi Hình Thái và Tính Chất Hóa Học Đất Phèn

Canh tác lâu năm trên đất phèn dẫn đến những biến đổi đáng kể về hình thái và tính chất hóa học của đất. Sự thay đổi này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và năng suất lúa. Các vấn đề chính bao gồm sự gia tăng độ chua đất phèn, tích tụ các độc tố như nhôm và sắt, suy giảm chất hữu cơ và dinh dưỡng dễ tiêu. Việc đánh giá chất lượng đất phèn định kỳ là cần thiết để theo dõi các biến đổi này và đưa ra các biện pháp can thiệp kịp thời. Nghiên cứu của Trần Văn Hùng (2022) đã chỉ ra sự gia tăng đáng kể của canxi trao đổi trong đất phèn sau 20 năm canh tác, cho thấy tác động của các biện pháp cải tạo đất.

2.1. Sự thay đổi hình thái phẫu diện đất phèn sau 20 năm canh tác

Nghiên cứu cho thấy sau 20 năm canh tác, tầng đất canh tác phát triển hơn, xuất hiện các đốm rỉ theo ống rễ. Tầng tích tụ B có sự trực di hữu cơ dạng humic và trực di sét, màu sắc các đốm rỉ sẫm màu hơn, rõ nét nhất là đốm Jarosite đang chuyển màu. Tuy nhiên, tên đất theo FAO-WRB không thay đổi do dựa vào tầng chẩn đoán sunfuric và vật liệu chẩn đoán sunfidic. Điều này cho thấy sự biến đổi về hình thái diễn ra chậm và cần có các nghiên cứu dài hạn hơn để đánh giá đầy đủ.

2.2. Biến động tính chất hóa học đất phèn pH độc tố và dinh dưỡng

Giá trị pH đất không biến động nhiều, tầng đất canh tác được đánh giá ở mức chua đến rất chua. Các độc tố trong đất như acid tổng, nhôm trao đổi Al3+ và sắt tự do Fe2O3 ở tầng đất mặt đang ở mức trung bình đến cao. Canxi trao đổi trong tất cả các điểm khảo sát đất phèn đều tăng từ 4 đến 7 lần sau 20 năm canh tác. Đạm tổng số tầng đất canh tác được đánh giá mức trung bình, hàm lượng lân dễ tiêu và kali trao đổi luôn ở mức thấp. Sự biến động này đòi hỏi các biện pháp quản lý dinh dưỡng phù hợp để đảm bảo năng suất lúa.

III. Phương Pháp Đánh Giá và Quản Lý Đất Phèn Hiệu Quả Tại ĐBSCL

Để quản lý đất phèn hiệu quả, cần có các phương pháp đánh giá đất phèn chính xác và các biện pháp cải tạo phù hợp. Các phương pháp đánh giá đất phèn bao gồm phân tích hình thái phẫu diện, xác định các tính chất hóa học (pH, EC, hàm lượng độc tố, dinh dưỡng), và sử dụng các công cụ GIS để lập bản đồ phân bố đất phèn. Các biện pháp cải tạo đất phèn bao gồm bón vôi, sử dụng phân hữu cơ, quản lý nước hợp lý, và lựa chọn giống lúa chịu phèn. Việc kết hợp các phương pháp này sẽ giúp cải thiện độ phì nhiêu đất phèn và nâng cao năng suất cây trồng.

3.1. Ứng dụng GIS trong đánh giá và lập bản đồ đất phèn

Ứng dụng GIS (Geographic Information System) cho phép đánh giá đất phèn một cách nhanh chóng và chính xác trên diện rộng. GIS có thể tích hợp các dữ liệu về địa hình, địa chất, khí hậu, và các tính chất đất để tạo ra các bản đồ phân bố đất phèn chi tiết. Các bản đồ này giúp các nhà quản lý và người dân có cái nhìn tổng quan về tình hình đất phèn trong khu vực, từ đó đưa ra các quyết định quản lý và sử dụng đất hợp lý.

3.2. Biện pháp cải tạo đất phèn Bón vôi hữu cơ và quản lý nước

Bón vôi là biện pháp quan trọng để nâng cao pH đất phèn và giảm độc tính của nhôm và sắt. Sử dụng phân hữu cơ giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và dinh dưỡng, đồng thời cung cấp các chất dinh dưỡng thiết yếu cho cây trồng. Quản lý nước hợp lý, bao gồm việc tưới tiêu và thoát nước, giúp kiểm soát quá trình oxy hóa pyrite và giảm thiểu sự hình thành acid sulfuric. Kết hợp các biện pháp này sẽ giúp cải thiện độ phì nhiêu đất phèn và tạo điều kiện cho cây trồng phát triển tốt.

IV. Nghiên Cứu Khả Năng Cung Cấp Dưỡng Chất NPK Cho Lúa Trên Đất Phèn

Nghiên cứu về khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn là rất quan trọng để xác định nhu cầu phân bón và tối ưu hóa năng suất. Đất phèn thường nghèo dinh dưỡng, đặc biệt là lân và kali, đồng thời khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây trồng bị hạn chế do độ chua đất phèn và độc tố. Nghiên cứu của Trần Văn Hùng (2022) đã sử dụng phương pháp quản lý dưỡng chất theo điểm chuyên biệt (SSNM) để đánh giá khả năng cung cấp NPK cho lúa trên đất phèn điển hình ở ĐBSCL.

4.1. Đánh giá khả năng cung cấp NPK bằng phương pháp SSNM

Phương pháp SSNM (Site Specific Nutrient Management) cho phép xác định nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng dựa trên đặc điểm cụ thể của từng vùng đất và điều kiện canh tác. Phương pháp này sử dụng các thí nghiệm đồng ruộng để đánh giá khả năng cung cấp NPK của đất và xác định lượng phân bón cần thiết để đạt năng suất tối ưu. Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng cung cấp N cho lúa vụ hè thu thấp hơn vụ đông xuân, trong khi khả năng cung cấp P và K tương đối ổn định.

4.2. Ảnh hưởng của phân bón NPK đến năng suất và hấp thu dinh dưỡng

Nghiên cứu cho thấy việc bón phân NPK có ảnh hưởng lớn đến năng suất và hấp thu dinh dưỡng của lúa trên đất phèn. Bón đủ lượng NPK giúp cây lúa phát triển khỏe mạnh, tăng khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi của đất phèn, và đạt năng suất cao. Tuy nhiên, cần bón phân cân đối và hợp lý để tránh gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên. Nghiên cứu của Trần Văn Hùng (2022) cũng đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phân lân dạng DAP phối trộn Avail để tăng khả năng hấp thu lân của cây lúa.

V. Giải Pháp Cải Thiện Hiệu Quả Sử Dụng Phân Lân Trên Đất Phèn

Một trong những thách thức lớn trong canh tác lúa trên đất phèn là sự cố định lân do nhôm và sắt trong đất. Điều này làm giảm hiệu quả sử dụng phân lân và gây lãng phí. Để giải quyết vấn đề này, cần có các giải pháp cải thiện hiệu quả sử dụng phân lân, chẳng hạn như sử dụng các loại phân lân dễ tiêu, bón phân lân vào thời điểm thích hợp, và sử dụng các chất phụ gia giúp giảm sự cố định lân. Nghiên cứu của Trần Văn Hùng (2022) đã đánh giá hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm Avail để tăng khả năng hấp thu lân của cây lúa.

5.1. Đánh giá hiệu quả của Avail trong việc tăng hấp thu lân

Chế phẩm Avail là một loại polymer có khả năng bao bọc các ion nhôm và sắt, ngăn chặn chúng cố định lân. Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng phân lân phối trộn Avail có thể tăng khả năng hấp thu lân của cây lúa, đặc biệt là trên các vùng đất phèn có hàm lượng nhôm và sắt cao. Tuy nhiên, hiệu quả của Avail có thể khác nhau tùy thuộc vào loại đất và điều kiện canh tác.

5.2. Giảm lượng phân lân bón nhờ sử dụng Avail

Một số nghiên cứu cho thấy việc sử dụng phân lân phối trộn Avail có thể giúp giảm lượng phân lân bón mà vẫn đảm bảo năng suất lúa. Điều này giúp tiết kiệm chi phí sản xuất và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định lượng phân lân tối ưu khi sử dụng Avail và đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sử dụng chế phẩm này.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Về Đất Phèn ĐBSCL

Nghiên cứu về đất phèn ở ĐBSCL đã cung cấp những thông tin quan trọng về sự biến đổi hình thái và tính chất hóa học của đất, khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, và các giải pháp cải thiện hiệu quả sử dụng phân bón. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn, chẳng hạn như tác động của biến đổi khí hậu đến đất phèn, các biện pháp quản lý đất phèn bền vững, và vai trò của các giống lúa chịu phèn trong việc đảm bảo an ninh lương thực. Việc tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu đất phèn là rất quan trọng để phát triển nông nghiệp bền vững ở ĐBSCL.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra sự thay đổi về hình thái và tính chất hóa học của đất phèn sau 20 năm canh tác, đồng thời đánh giá khả năng cung cấp NPK cho lúa và hiệu quả của việc sử dụng phân lân phối trộn Avail. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong việc đưa ra các khuyến cáo về quản lý và cải tạo đất phèn phù hợp, giúp nâng cao năng suất lúa và cải thiện sinh kế cho người dân.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo về quản lý đất phèn bền vững

Các hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến đất phèn, phát triển các biện pháp quản lý đất phèn bền vững, và nghiên cứu các giống lúa chịu phèn có năng suất cao và chất lượng tốt. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu về kinh tế và xã hội để đánh giá hiệu quả của các biện pháp quản lý đất phèn và đảm bảo tính bền vững của các giải pháp này.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có diện tích đất phèn tự nhiên khoảng 1,6 triệu hecta, chiếm gần một nửa diện tích đất của toàn vùng và phân bố tập trung ở 4 vùng sinh thái: Tứ Giác Long Xuyên (TGLX), Đồng Tháp Mười (ĐTM), Bán Đảo Cà Mau (BĐCM) và vùng trũng Tây Nam Sông Hậu (TSH). Trước những năm 1980, nhiều chương trình điều tra thổ nhưỡng quy mô cấp nhà nước (02-15, 02-11, 60-02) và hợp tác quốc tế (Việt - Hà Lan, Việt - Bỉ) đã thiết lập hồ sơ dữ liệu lý hóa học đất. Đặc biệt, bộ số liệu phẫu diện chuẩn được thu thập phục vụ Hội thảo Đất phèn Thế giới lần thứ 4 tổ chức tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 1992 (4th - ISSASS). Tuy nhiên, sau hơn hai thập kỷ thâm canh nông nghiệp với hệ thống đê bao, rửa phèn và bón phân liên tục, hình thái phẫu diện và các đặc tính hóa học đất đã có những biến đổi thực tế nhưng chưa được đánh giá lại một cách hệ thống trên cùng các vị trí phẫu diện chuẩn. Đồng thời, đất phèn có đặc tính chua (pH thấp), tích tụ độc tố nhôm ($Al^{3+}$) và sắt ($Fe^{2+}$) tự do gây cố định lân nghiêm trọng, dẫn đến hiệu quả sử dụng phân bón thấp. Các nghiên cứu quản lý dưỡng chất theo vùng chuyên biệt (SSNM) trước đây chủ yếu tập trung trên đất phù sa ngọt, còn trên đất phèn chủ yếu dừng lại ở các chỉ tiêu sinh trưởng. Do đó, việc tái khảo sát phẫu diện sau hơn 20 năm kết hợp định lượng khả năng cung cấp dinh dưỡng N, P, K bản địa và thử nghiệm phụ gia polymer ức chế cố định lân (Avail) là khoảng trống khoa học cấp thiết.

Mục tiêu chung của luận án là đánh giá sự biến đổi về hình thái phẫu diện, tính chất hóa học đất phèn sau hơn 20 năm canh tác và xác định nhu cầu, khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho cây lúa trên đất phèn ở ĐBSCL.

Các mục tiêu cụ thể được đánh số theo văn bản:

1. Đánh giá sự thay đổi hình thái phẫu diện và tính chất hóa học đất phèn ĐBSCL sau thời gian 20 năm canh tác.
2. Xác định khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn điển hình ở ĐBSCL.
3. Xác định hiệu quả sử dụng phân lân dạng DAP phối trộn Avail cho lúa trên đất phèn ĐBSCL.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hình thái phẫu diện và tính chất hóa học của 05 vị trí đất phèn điển hình; hiệu suất sử dụng phân bón NPK cho lúa; hiệu quả của phân lân Diammonium Phosphate (DAP) bọc hoạt chất Dicarboxylic Acid Polymer (Avail); giống lúa ngắn ngày chịu phèn OM5451 (thời gian sinh trưởng 88–95 ngày).
• Phạm vi không gian: 05 phẫu diện đất phèn khảo sát lại thuộc 03 vùng sinh thái gồm Hồng Dân (Bạc Liêu - BĐCM), Phụng Hiệp (Hậu Giang - TSH), Tân Thạnh, Thạnh Hóa (Long An - ĐTM) và Tân Phước (Tiền Giang - ĐTM). Thí nghiệm đồng ruộng về dưỡng chất và Avail được thực hiện trên 04 điểm đại diện cho 4 vùng sinh thái gồm BĐCM (Hồng Dân), TSH (Phụng Hiệp), TGLX (Hòn Đất) và ĐTM (Tân Thạnh/Thạnh Hóa/Tân Phước) thuộc đề tài cấp Nhà nước BĐKH 57.
• Phạm vi thời gian: Khảo sát đối chứng hình thái và tính chất đất giữa hai mốc năm 1992 và năm 2015. Các thí nghiệm đồng ruộng được triển khai trong vụ Hè Thu (HT) 2014 và Đông Xuân (ĐX) 2014–2015.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án tổng quan hệ thống các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế về nguồn gốc phát sinh, phân loại và động thái dưỡng chất trên đất phèn:

• Về nguồn gốc, tiến trình sinh hóa và phân bố đất phèn: Khái niệm đất phèn gắn liền với vật liệu sinh phèn pyrite ($FeS_2$) được hình thành từ trầm tích biển trong điều kiện yếm khí chứa chất hữu cơ và nguồn sulfate ($SO_4^{2-}$) theo nghiên cứu của Pons (1973), Buringh (1970), Pons và Breemen (1982). Dent và Pons (1995), Woodroffe và ctv. (1993) chỉ ra sự tích tụ pyrite dày đặc trong thời kỳ biển tiến Holocene. Xuan và Matsui (1998), Chiểu và ctv. (1991, 1996) xác định sự phân bố gần 1,6 triệu ha đất phèn ĐBSCL tập trung tại 4 bồn trũng chính. Tác hại giải phóng độc tố chua, nhôm, sắt hòa tan gây ô nhiễm môi trường nước và suy giảm thảm thực vật được ghi nhận bởi Sammut và ctv. (1995, 1996), Callinan và ctv. (1996), Nedeco (1993, 1994), Mensvoort (1993), Tin và Ghassemi (1999), Nystrand và ctv. (2012).
• Về phân loại đất phèn: Các hệ thống phân loại chính bao gồm USDA Soil Taxonomy (USDA, 2006) với các nhóm Sulfaquents, Fluvaquents, Sulfaquepts, Tropaquepts; hệ thống FAO/UNESCO (1988) và FAO-WRB dựa trên tầng sulfuric và vật liệu sulfidic kết hợp tiền tố độ sâu Epi, Endo, Bathi; hệ thống phân loại đất Việt Nam theo TCVN 9487:2012 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn quy định các ký hiệu đất phèn tiềm tàng (Sp) và phèn hoạt động (Sj) nông/sâu.
• Về đặc tính hóa học và dinh dưỡng NPK trên đất lúa: pH đất phèn thấp thường dưới 4,0 làm tăng độ linh động của Fe, Al, Mn và làm giảm hữu dụng N, P, Ca, Mg (Dent, 1986; Brinkman và ctv., 1993; Gương, 2010; Sahrawat, 2015). Đạm trong đất phèn tuy có hàm lượng tổng số từ trung bình đến giàu (0,1–0,4% N) nhưng tốc độ khoáng hóa thấp do pH chua và ngập nước (Kawaguchi và Kyuma, 1977; Bá, 2003; Dũng và Khôi, 2016). Phân đạm dễ mất do khử nitrate (28–33%) và bốc hơi $NH_3$ (5–47%) theo Datta (1987), Savant và Datta (1982). Lân trong đất phèn bị cố định mạnh bởi oxit nhôm và sắt tạo kết tủa Al-P, Fe-P không tan (Patrick và Khalid, 1974; Krairapanond và ctv., 1993; Gương và ctv., 1998; Lin, 2002). Kali trao đổi biến động từ 0,21–0,36 cmol/kg và có nguy cơ cạn kiệt nếu thâm canh 3 vụ không hoàn trả rơm rạ (Hoa, 2005; Giang và Hoa, 2012).
• Về ứng dụng quản lý dinh dưỡng chuyên biệt (SSNM) và phụ gia polymer: Khung phương pháp SSNM dựa trên nguyên lý bón khuyết dưỡng chất để đánh giá dinh dưỡng bản địa do Dobermann và ctv. (1996), Witt và ctv. (1999) phát triển và được Tân (2005), Khương và ctv. (2007), Thúc và ctv. (2008), Hưng và ctv. (2016) thử nghiệm tại ĐBSCL. Kỹ thuật bọc phân lân bằng copolymer dicarboxylic acid (Avail/DCAP) nhằm tạo mật độ điện tích cao thu hút các cation $Fe^{2+}, Al^{3+}, Ca^{2+}, Mg^{2+}$, giảm sự cố định phosphate được phát triển bởi Sanders và ctv. (2012), Gordon (2007), Hopkins và ctv. (2008), Dunn và Stevens (2008), Cruz (2008). Tuy nhiên, một số nghiên cứu của Cahill và ctv. (2013), Karamanos và Puurveen (2011), Khương và ctv. (2017), Dang và ctv. (2017) cho thấy hiệu lực của Avail không đồng nhất trên mọi loại cây trồng và chân đất.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết là: Thiếu dữ liệu thực nghiệm định lượng về sự biến đổi hình thái và hóa tính đất sau hơn 20 năm tại các phẫu diện đất phèn cố định; thiếu số liệu bón khuyết NPK để xác định khả năng cung cấp dinh dưỡng nội tại của đất phèn phục vụ khuyến cáo SSNM cho cây lúa; và chưa có kết luận đầy đủ về hiệu quả thực tế của phân lân bọc Avail polymer trên các tiểu vùng phèn khác nhau ở ĐBSCL.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết phát sinh học thổ nhưỡng, lý thuyết chuyển hóa dinh dưỡng khoáng trong đất ngập nước, nguyên lý quản lý dinh dưỡng theo vùng chuyên biệt (Site-Specific Nutrient Management - SSNM) và cơ chế cản trở phản ứng cố định ion phosphate của polymer mật độ điện tích cao (DCAP).

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

1. Phương pháp điều tra, khảo sát và phân loại đất:
   • Thu thập số liệu thứ cấp năm 1992 từ phòng thí nghiệm Bộ môn Khoa học Đất, Trường Đại học Cần Thơ (tài liệu 4th - ISSASS).
   • Đào phẫu diện, mô tả hình thái và lấy mẫu đất theo tầng phát sinh vào năm 2015 theo hướng dẫn chuẩn FAO (2006) tại đúng 05 vị trí tọa độ địa lý tương ứng năm 1992.
   • Phân loại tên đất theo hệ thống FAO/UNESCO (1988) và Cơ sở Tham chiếu Tài nguyên Đất Thế giới FAO-WRB.
2. Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm:
   • $pH_{H_2O}$ và $pH_{KCl}$ đo bằng điện cực thủy tinh (tỷ lệ đất:dung dịch 1:2,5).
   • Độ dẫn điện ($EC$) đo ở tỷ lệ đất:nước 1:2,5.
   • Acid tổng số và nhôm trao đổi ($Al^{3+}$) trích bằng $KCl$ 1M và chuẩn độ bằng $NaOH$ 0,1M.
   • Sắt tự do ($Fe_2O_3$) trích bằng dung dịch Citrate - Bicarbonate - Dithionite (CBD).
   • Chất hữu cơ ($CHC$) xác định theo phương pháp Walkley - Black.
   • Đạm tổng số ($N_{ts}$) xác định theo phương pháp Micro-Kjeldahl.
   • Lân tổng số ($P_{ts}$) vô cơ hóa bằng $H_2SO_4 + HClO_4$; lân dễ tiêu ($P_{dt}$) trích theo phương pháp Bray 2.
   • Các cation trao đổi ($Ca^{2+}, Mg^{2+}, K^+, Na^+$) trích bằng dung dịch Ammonium Acetate ($NH_4OAc$) 1N pH 7,0; đo $K^+, Na^+$ bằng quang kế ngọn lửa (Flame photometer), $Ca^{2+}, Mg^{2+}$ bằng máy hấp thu nguyên tử (AAS).
   • Thành phần cơ giới xác định theo phương pháp ống hút Robinson.
3. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng:
   • Thí nghiệm xác định nhu cầu NPK: Bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD) với 5 nghiệm thức gồm: Bón đầy đủ NPK theo khuyến cáo (NPK), khuyết đạm (-N: 0N-PK), khuyết lân (-P: N-0P-K), khuyết kali (-K: NP-0K), và nghiệm thức tập quán nông dân (FFP), lặp lại 4 lần.
   • Thí nghiệm đánh giá phân lân bọc Avail: Bố trí RCBD gồm các mức lân đơn và lân phối trộn Avail: đối chứng không lân (0P), 30 kg $P_2O_5$/ha, 30 kg $P_2O_5$ + Avail, 60 kg $P_2O_5$/ha, 60 kg $P_2O_5$ + Avail, bón trên nền phân đạm và kali đồng nhất.
   • Phân tích mẫu cây: Xác định hàm lượng N (Kjeldahl), P (so màu vàng phospho-vanado-molybdate), K (quang kế ngọn lửa) trong rơm rạ và hạt lúa khi thu hoạch để tính toán tổng lượng hấp thu và khả năng đất cung cấp.

Chỉ tiêu nghiên cứu	Phương pháp phân tích / Đánh giá	Tiêu chuẩn / Dụng cụ
Khảo sát phẫu diện	Mô tả hình thái tầng phát sinh	Hướng dẫn FAO (2006)
pH đất	Tỷ lệ đất:dung dịch 1:2,5 ($H_2O$ và $KCl$)	Máy đo pH điện cực thủy tinh
Nhôm trao đổi ($Al^{3+}$)	Trích $KCl$ 1M	Chuẩn độ $NaOH$ 0,1M
Lân dễ tiêu ($P_{dt}$)	Trích dung dịch Bray 2	So màu quang phổ
Cation trao đổi ($Ca, Mg, K, Na$)	Trích $NH_4OAc$ 1N pH 7,0	AAS và Flame photometer
Nhu cầu NPK bản địa	Thí nghiệm lô khuyết dưỡng chất (SSNM)	Khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD)

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này trình bày bối cảnh kinh tế - kỹ thuật của vùng đất phèn ĐBSCL, tính cấp thiết của việc đánh giá lại độ phì nhiêu đất sau hơn 20 năm canh tác nông nghiệp. Chương xác định 1 mục tiêu chung, 3 mục tiêu cụ thể, 3 nội dung nghiên cứu tương ứng, ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn, đối tượng, phạm vi không gian (5 phẫu diện, 4 điểm thí nghiệm), phạm vi thời gian (1992 so với 2015, vụ HT 2014 và ĐX 2014–2015) cùng 4 điểm mới của luận án.

Chương 2: Lược khảo tài liệu

Chương 2 tổng hợp toàn diện các cơ sở lý luận và tài liệu nghiên cứu gồm:

• Định nghĩa, các giai đoạn phát sinh khoáng pyrite ($FeS_2$), phản ứng hình thành phèn hoạt động qua quá trình oxy hóa tạo jarosite và acid sulfuric: $$FeS_2 + \frac{15}{4}O_2 + \frac{7}{2}H_2O \rightarrow Fe(OH)_3 + 2SO_4^{2-} + 4H^+$$
• Sự phân bố của 1,6 triệu ha đất phèn ĐBSCL theo 4 tiểu vùng địa mạo và các phân loại theo USDA Soil Taxonomy, FAO/UNESCO (1988) và TCVN 9487:2012.
• Đặc tính hóa học của đất phèn: độ biến động pH, động thái chất hữu cơ, các quá trình khoáng hóa - bất động - thất thoát đạm, cơ chế cố định ion phosphate bởi nhôm và sắt trong điều kiện chua, dung tích hấp thu và cân bằng các cation trao đổi ($Ca^{2+}, Mg^{2+}, K^+, Na^+$).
• Khả năng cung cấp NPK cho lúa, kỹ thuật quản lý dinh dưỡng theo vùng chuyên biệt (SSNM) kết hợp bảng so màu lá (LCC), cùng công nghệ bọc hạt lân DAP bằng polymer DCAP (Avail) để cải thiện độ hữu dụng của lân.
• Đặc điểm tự nhiên, thủy văn và tập quán canh tác của 4 vùng sinh thái: Tứ Giác Long Xuyên, Đồng Tháp Mười, Bán Đảo Cà Mau và trũng Tây Nam Sông Hậu.

Chương 3: Vật liệu và Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 mô tả chi tiết địa điểm tọa độ 5 phẫu diện khảo sát (Hồng Dân, Phụng Hiệp, Tân Thạnh, Thạnh Hóa, Tân Phước), đặc điểm khí tượng thủy văn (nhiệt độ, lượng mưa, bức xạ) và lịch thời vụ của 5 hệ thống canh tác giai đoạn 1992–2015. Trình bày chi tiết quy trình bố trí thí nghiệm ngoài đồng ruộng tại 4 địa điểm, liều lượng bón phân theo các giai đoạn 10, 20, 45 ngày sau sạ (NSS) và các quy trình phân tích hóa lý đất, mẫu cây trong phòng thí nghiệm.

Chương 4: Kết quả thảo luận

Chương 4 gồm ba nội dung kết quả chính:

1. Sự biến đổi hình thái và tính chất hóa học đất phèn sau 20 năm (2015 so với 1992)

• Về hình thái phẫu diện: Tầng đất canh tác ($A_p/A_h$) dày hơn, xuất hiện nhiều đốm rỉ màu nâu đỏ dọc theo vệt rễ lúa. Tầng tích tụ B có hiện tượng trực di hữu cơ dạng humic và trực di hạt sét xuống sâu. Các đốm jarosite chuyển sắc nét hơn từ màu vàng rơm nhạt (2.5Y 8/6) sang vàng đậm (2.5Y 8/8), đồng thời có sự khuếch tán các đốm oxit sắt màu vàng đỏ (7.5YR 6/8) xen kẽ vào nền jarosite. Về phân loại học FAO-WRB, tên đất của cả 5 phẫu diện không thay đổi sau 20 năm do tầng chẩn đoán sulfuric và vật liệu sulfidic vẫn hiện diện ở độ sâu phân loại gốc, gồm 2 nhóm chính: phèn hoạt động nông/nặng (Epi-Orthi Thionic) và phèn hoạt động sâu/nhẹ (Endo-Orthi Thionic).
• Về đặc tính hóa học tầng đất mặt: Giá trị $pH_{H_2O}$ ít biến động, duy trì ở mức chua đến rất chua ($pH < 5,0$). Độc tố acid tổng, $Al^{3+}$ trao đổi và $Fe_2O_3$ tự do vẫn ở mức trung bình đến cao. Hàm lượng $Ca^{2+}$ trao đổi tăng từ 4 đến 7 lần tại tất cả các điểm khảo sát nhờ tập quán bón phân và bón vôi cải tạo. Đạm tổng số đạt mức trung bình (0,26–0,49% N), trong khi lân dễ tiêu (2,28–18,4 mg $P_2O_5$/kg) và kali trao đổi (0,11–0,36 cmol/kg) luôn ở mức nghèo đến thấp.

Phẫu diện khảo sát	Tên đất (FAO-WRB)	$pH_{H_2O}$ (1992)	$pH_{H_2O}$ (2015)	$Ca^{2+}$ trao đổi (1992) [cmol/kg]	$Ca^{2+}$ trao đổi (2015) [cmol/kg]
Hồng Dân (Bạc Liêu)	Epi-Orthi Thionic	4,40	4,50	1,20	5,30
Phụng Hiệp (Hậu Giang)	Epi-Orthi Thionic	4,20	4,35	1,50	6,80
Tân Thạnh (Long An)	Endo-Orthi Thionic	4,50	4,60	1,10	7,10
Thạnh Hóa (Long An)	Epi-Orthi Thionic	4,10	4,30	0,90	4,80
Tân Phước (Tiền Giang)	Epi-Orthi Thionic	3,90	4,15	0,80	5,60

2. Khả năng cung cấp dưỡng chất NPK và đáp ứng năng suất lúa

• Dinh dưỡng đạm (N): Đất phèn cung cấp trung bình 54,6% nhu cầu N tổng hấp thu của lúa trong vụ HT và 61,6% trong vụ ĐX. Việc không bón đạm làm giảm năng suất lúa 29% trong vụ HT và 36% trong vụ ĐX. Khi bón 80 kg N/ha trong vụ HT, năng suất lúa đạt trung bình 4,8 tấn/ha; trong vụ ĐX bón 100 kg N/ha, năng suất đạt trung bình 8,0 tấn/ha.
• Dinh dưỡng lân ($P_2O_5$) và kali ($K_2O$): Khả năng đất phèn cung cấp $P_2O_5$ đạt trung bình 84% (vụ HT) và 83% (vụ ĐX); khả năng cung cấp $K_2O$ đạt 83% (vụ HT) và 85% (vụ ĐX) so với tổng lượng hấp thu của cây lúa.

Vụ canh tác	Đất cung cấp N (%)	Đất cung cấp $P_2O_5$ (%)	Đất cung cấp $K_2O$ (%)	Mức giảm năng suất khi không bón N (%)	Năng suất lúa tối ưu (tấn/ha)
Hè Thu (HT)	54,6	84,0	83,0	29,0	4,8 (mức bón 80 kg N/ha)
Đông Xuân (ĐX)	61,6	83,0	85,0	36,0	8,0 (mức bón 100 kg N/ha)

3. Hiệu quả sử dụng phân lân DAP phối trộn hoạt chất Avail polymer

• Kết quả khảo nghiệm cho thấy phân lân DAP phối trộn Avail ($30P_2O_5$ + Avail) chỉ thể hiện hiệu quả rõ rệt làm gia tăng thành phần năng suất, năng suất lúa và lượng P hấp thu duy nhất tại điểm đất phèn nặng Phụng Hiệp trong vụ HT so với nghiệm thức chỉ bón $30P_2O_5$ đơn thuần.
• Ở một số điểm thí nghiệm, nghiệm thức bón $30P_2O_5$ + Avail cho năng suất tương đương với nghiệm thức bón $60P_2O_5$ không bọc polymer, giúp giảm 50% lượng phân lân thương phẩm cần bón theo khuyến cáo thông thường. Tuy nhiên, tại các điểm phèn nhẹ hoặc vụ ĐX khi điều kiện ngập nước giải phóng nhiều lân bản địa, hiệu lực của Avail không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê.

Chương 5: Kết luận và Đề nghị

Tổng hợp toàn bộ các kết luận khoa học rút ra từ 3 nội dung nghiên cứu và đưa ra các kiến nghị về việc áp dụng quy trình bón phân SSNM trên đất phèn, lưu ý điều kiện áp dụng chế phẩm Avail polymer trên các loại đất phèn nặng.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn của luận án:

1. Đóng góp khoa học:
   • Cung cấp dẫn liệu khoa học về sự ổn định trong phân loại đất của 05 phẫu diện đất phèn ĐBSCL theo FAO-WRB sau 20 năm canh tác: tên đất không thay đổi (giữ nguyên 2 nhóm Epi-Orthi Thionic và Endo-Orthi Thionic) do các tầng chẩn đoán sulfuric và vật liệu sulfidic sâu bên dưới không bị mất đi, dù hình thái tầng mặt và tầng B có sự biến đổi rõ về màu sắc đốm jarosite (chuyển từ 2.5Y 8/6 sang 8/8) và sự tích tụ hữu cơ, oxit sắt.
   • Xác định được định lượng tỷ lệ cung cấp dinh dưỡng tự nhiên của đất phèn cho cây lúa: đất cung cấp 54,6–61,6% N; 83,0–84,0% $P_2O_5$ và 83,0–85,0% $K_2O$ trên tổng nhu cầu hấp thu của cây.
   • Chứng minh cơ chế phản ứng của hoạt chất polymer DCAP (Avail) bọc phân DAP trên đất phèn: chỉ phát huy hiệu quả tăng năng suất và hấp thu lân rõ rệt trên chân đất phèn nặng (như Phụng Hiệp) trong điều kiện vụ Hè Thu khi các độc tố $Fe^{2+}, Al^{3+}$ hoạt động mạnh.
2. Đóng góp thực tiễn và kiến nghị giải pháp:
   • Đề xuất khung bón phân cân đối theo SSNM cho giống lúa ngắn ngày trên đất phèn ĐBSCL: vụ Hè Thu bón 80 kg N/ha (năng suất đạt 4,8 tấn/ha), vụ Đông Xuân bón 100 kg N/ha (năng suất đạt 8,0 tấn/ha).
   • Khuyến nghị sử dụng phân lân bọc polymer Avail tại các vùng đất phèn hoạt động nặng nhằm tiết giảm 50% lượng phân lân nguyên chất ($P_2O_5$) bón vào đất mà vẫn duy trì năng suất lúa tương đương mức bón 60 kg $P_2O_5$/ha.
   • Tiếp tục duy trì việc bổ sung phân canxi/vôi và quản lý nước hợp lý để giữ vững sự gia tăng hàm lượng $Ca^{2+}$ trao đổi và giảm thiểu nguy cơ bộc phát độc tố phèn trong mùa khô.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản luận án nêu rõ một số giới hạn phạm vi nghiên cứu:

• Về phạm vi không gian: Đối với nội dung đánh giá sự biến đổi hình thái và tính chất hóa học phẫu diện sau 20 năm, nghiên cứu chỉ thực hiện được trên 03 vùng sinh thái (BĐCM, TSH, ĐTM), không thực hiện được trên vùng Tứ Giác Long Xuyên (TGLX) do tư liệu hội thảo quốc tế năm 1992 không có hồ sơ phẫu diện và số liệu phân tích đất tại vùng này.
• Về hiệu lực của chế phẩm polymer: Hoạt chất Avail bọc phân lân chỉ thể hiện hiệu quả tăng năng suất rõ rệt ở 01 địa điểm đất phèn nặng vụ Hè Thu, chưa cho thấy hiệu quả phổ quát trên tất cả các loại đất phèn và các mùa vụ khác.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Cần mở rộng khảo sát phẫu diện đất phèn tại vùng TGLX để hoàn thiện bức tranh thổ nhưỡng toàn diện cho 4 vùng sinh thái; đồng thời nghiên cứu sâu hơn về cơ chế sinh hóa và hiệu quả kinh tế dài hạn của phân lân bọc polymer trên nhiều đối tượng cây trồng cạn và cây ăn trái canh tác trên đất phèn.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo cho:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Khoa học Đất, Nông học, Quản lý Đất đai và Môi trường: Tham khảo phương pháp mô tả phẫu diện chuẩn FAO (2006), phân loại đất FAO-WRB, kỹ thuật bố trí thí nghiệm ô khuyết dinh dưỡng (SSNM) và các phương pháp phân tích hóa lý đất phèn chuyên sâu.
• Các nhà quản lý nông nghiệp và khuyến nông tại các tỉnh vùng ĐBSCL: Áp dụng định mức phân bón khuyến cáo NPK theo mùa vụ (HT và ĐX) cho lúa chịu phèn; cân nhắc ứng dụng phân lân bọc polymer DCAP để tiết kiệm chi phí phân bón tại các vùng phèn nặng.
• Các nhà hoạch định chính sách sử dụng đất: Sử dụng dữ liệu biến động độ phì sau 20 năm để xây dựng chiến lược quản lý đất phèn thích ứng với biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao sau hơn 20 năm canh tác nông nghiệp liên tục, tên phân loại của 05 phẫu diện đất phèn theo hệ thống FAO-WRB vẫn không thay đổi? Theo nguyên tắc phân loại của hệ thống FAO/UNESCO và FAO-WRB, việc đặt tên đất phèn dựa chủ yếu vào sự hiện diện của tầng chẩn đoán sulfuric (sulfuric horizon) và vật liệu chẩn đoán sinh phèn sulfidic (sulfidic materials) cùng độ sâu xuất hiện của chúng (Epi, Endo). Sau 20 năm canh tác, mặc dù tầng đất mặt canh tác phát triển dày hơn và màu sắc đốm jarosite chuyển biến đậm hơn, các tầng chẩn đoán sulfuric và sulfidic ở các phẫu diện vẫn tồn tại ổn định trong phẫu diện, do đó 05 phẫu diện vẫn giữ nguyên tên phân loại gồm 2 nhóm: phèn hoạt động nông (Epi-Orthi Thionic) và phèn hoạt động sâu (Endo-Orthi Thionic).

2. Sự thay đổi về hình thái phẫu diện đất phèn năm 2015 so với năm 1992 được biểu hiện cụ thể ở những đặc điểm nào? Sau 20 năm, tầng đất mặt canh tác ($A_p/A_h$) phát triển sâu và tơi xốp hơn, xuất hiện nhiều đốm rỉ màu nâu đỏ dọc theo các ống rễ lúa. Ở tầng tích tụ B, có sự trực di của chất hữu cơ humic và các hạt sét xuống phía dưới; các đốm jarosite có sự chuyển màu rõ rệt từ vàng nhạt (2.5Y 8/6) sang vàng đậm (2.5Y 8/8) và có sự khuếch tán các đốm oxit sắt màu vàng đỏ (7.5YR 6/8) xen vào nền đốm jarosite.

3. Hàm lượng canxi ($Ca^{2+}$) trao đổi trong đất phèn biến động như thế nào sau 20 năm canh tác và nguyên nhân do đâu? Hàm lượng canxi trao đổi ($Ca^{2+}$) tại tất cả 05 phẫu diện khảo sát năm 2015 đều tăng từ 4 đến 7 lần so với số liệu năm 1992 (ví dụ tại Tân Thạnh tăng từ 1,10 lên 7,10 cmol/kg; Phụng Hiệp tăng từ 1,50 lên 6,80 cmol/kg). Sự gia tăng này là kết quả của quá trình canh tác lâu dài, nông dân thường xuyên bón vôi cải tạo phèn kết hợp với việc bón các loại phân bón có chứa gốc canxi và nguồn nước tưới mang phù sa.

4. Khả năng đất tự cung cấp đạm (N), lân ($P_2O_5$) và kali ($K_2O$) cho cây lúa trên đất phèn ĐBSCL đạt tỷ lệ bao nhiêu phần trăm? Kết quả thí nghiệm ô khuyết dinh dưỡng xác định: Đất phèn tự cung cấp N cho cây lúa đạt 54,6% (vụ Hè Thu) và 61,6% (vụ Đông Xuân) so với tổng nhu cầu hấp thu; cung cấp $P_2O_5$ đạt trung bình 84% (vụ Hè Thu) và 83% (vụ Đông Xuân); cung cấp $K_2O$ đạt trung bình 83% (vụ Hè Thu) và 85% (vụ Đông Xuân).

5. Phân lân DAP bọc hoạt chất Avail polymer thể hiện hiệu quả như thế nào trên đất phèn trồng lúa? Phân lân DAP phối trộn Avail polymer ($30P_2O_5$ + Avail) chỉ thể hiện hiệu quả làm tăng năng suất lúa và lượng hấp thu lân rõ rệt so với đối chứng bón $30P_2O_5$ không bọc duy nhất tại điểm đất phèn nặng Phụng Hiệp trong vụ Hè Thu. Ngoài ra, việc sử dụng $30P_2O_5$ + Avail tại một số điểm giúp đạt năng suất tương đương với mức bón $60P_2O_5$ thông thường, giúp tiết kiệm 50% lượng phân lân cần bón.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Văn Hùng đã làm rõ bức tranh biến đổi hình thái phẫu diện và đặc tính hóa lý của đất phèn ĐBSCL sau hơn 20 năm canh tác nông nghiệp, xác nhận tính ổn định của tên phân loại đất theo hệ thống FAO-WRB cùng sự gia tăng rõ rệt của hàm lượng canxi trao đổi. Nghiên cứu đã định lượng chính xác khả năng cung cấp dinh dưỡng NPK bản địa của đất phèn trong hai mùa vụ Hè Thu và Đông Xuân, làm cơ sở khoa học để đề xuất mức bón phân đạm tối ưu (80–100 kg N/ha) theo phương pháp SSNM. Đồng thời, luận án đã xác định phạm vi hiệu lực thực tế của công nghệ phân lân bọc polymer Avail, chứng minh hoạt chất chỉ phát huy tác dụng rõ rệt trên vùng đất phèn hoạt động nặng trong vụ Hè Thu, mang lại luận cứ quan trọng cho việc sử dụng phân bón hiệu quả và quản lý bền vững tài nguyên đất phèn ĐBSCL.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Đất phèn Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) chia thành 4 vùng sinh thái: Bán đảo Cà Mau-BĐCM, trũng Sông Hậu-TSH, Tứ giác Long Xuyên-TGLX, và Đồng Tháp Mười-ĐTM (Xuan and Matsui, 1998). Ở ĐBSCL trước những năm 1980 có nhiều chương trình, dự án của các tỉnh tiến hành khảo sát và xây dựng bản đồ thổ nhưỡng, kèm theo bộ số liệu phân tích tính chất lý, hóa học phẫu diện đất. Các chương trình nghiên cứu đất của nhà nước như (02-15; 02-11; và 60-02), hợp tác quốc tế (Việt-Hà Lan, Việt-Bỉ) và còn nhiều chương trình khác. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của hoạt động cải tạo và sử dụng sau nhiều năm, hình thái và tính chất lý hóa học đất của đất phèn có thể bị biến đổi, việc đánh giá khả năng thay đổi trên căn cứ vào kết quả khảo sát các phẫu diện đất phèn điển hình ở ĐBSCL từ hội nghị đất phèn thế giới tổ chức ở TP.

Hồ Chí Minh năm 1992. Nghiên cứu khả năng thay đổi hình thái và các tính chất của đất phèn sẽ giúp ích cho việc khai thác và sử dụng đất phèn hợp lý hơn. Phần lớn diện tích đất phèn trồng lúa, có pH thấp, độc tố sắt, nhôm cao là yếu tố giới hạn năng suất lúa (Paul et al., 2010; Qurban et al., 2015) do những độc tố Fe2+, Al3+ cố định lân làm cây khó hấp thu (Afzal et al. Một trong những biện pháp phổ biến sử dụng cải thiện pH đất là bón vôi (Panhwar et al., 2014; Elisa et al., 2014), do đó ảnh hưởng đến khả năng tích lũy can xi và magiê trong cây.

Gần đây, một số nghiên cứu về cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa dựa trên nguyên lý bón phân theo địa điểm chuyên biệt (Site specific nutrient management-SSNM) ở ĐBSCL đã được thực hiện để đưa ra những khuyến cáo về phân bón (Son et al., 2004; Tân, 2005; Khương, 2005; Khương và ctv. Các nghiên cứu trên chỉ tập trung trên đất phù sa là chính và trên đất phèn chỉ đánh giá dựa trên các biểu hiện sinh trưởng (Khương và ctv. Bên cạnh đó một số nghiên cứu cho thấy bón hoạt chất tăng độ hữu dụng của lân trên đất trồng bắp, đậu nành (Murphy and Sanders, 2007) và tăng hấp thu lân (Wiatrak, 2013). Đồng thời những phát triển gần đây về chất phụ gia đã đem lại hiệu quả sử dụng phân lân cao với kết quả tăng năng suất cây trồng (Gordon, 2007; Hopkins et al.

Một số nghiên cứu khác sử dụng chất phụ gia Avail@ polymer hay gọi là hoạt chất (Dicarboxylic Acid Polymer-DCAP) bọc lên hạt phân lân dạng DAP giúp bảo vệ nguyên tố trong hạt phân DAP hạn chế bị cố định bởi độc tố sắt, nhôm trong điều kiện pH thấp và canxi, magiê trong điều kiện pH đất cao. Kết quả cho thấy rằng bón lân phối trộn Avail làm gia tăng hiệu quả sử dụng lân và tăng năng suất một số cây trồng (Dunn and Stevens, 2008; Mooso et al. Một điều được công nhận rộng rãi dù trong điều kiện tốt nhất chỉ có từ (5-25%) lượng phân lân bón vào đất được cây trồng hấp thu trong năm đầu. Do đó, về mặt phản ứng hóa học của phân lân nên dẫn đến hiệu quả sử dụng 1 phân lân của cây trồng thấp.

Kỹ thuật polymer được xác nhận là giúp tăng hiệu quả kinh tế khi bón phân cho lúa trên đất phèn (Sanders et al. Vì vậy, việc đánh giá sự thay đổi về hình thái, tính biến động về chất lượng của đất phèn, khả năng cung cấp dưỡng chất cây trồng trên đất phèn cần được quan tâm để kịp thời đưa ra các giải pháp cải tạo, khai thác hợp lý, nhằm nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế và không làm tác động xấu đến môi trường đất, nước tại chỗ và những vùng lân cận. Từ các vấn đề nêu trên, luận án: “Đánh giá sự thay đổi hình thái phẫu diện, tính chất hóa học đất và khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn Đồng bằng sông Cửu Long” cần được nghiên cứu.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.1 Mục tiêu chung Nghiên cứu nhằm đánh giá sự biến đổi về hình thái phẫu diện đất, các tính chất của đất phèn và xác định nhu cầu dưỡng chất NPK cho cây lúa trên đất phèn ở ĐBSCL.2 Mục tiêu cụ thể Luận án giải quyết các mục tiêu cụ thể sau: Đánh giá sự thay đổi hình thái phẫu diện và tính chất hóa học đất phèn ĐBSCL sau thời gian 20 năm canh tác. Xác định khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn điển hình ở ĐBSCL.

Xác định hiệu quả sử dụng phân lân dạng DAP phối trộn Avail cho lúa trên đất phèn ĐBSCL 1.3 Nội dung nghiên cứu Để đáp ứng mục tiêu, luận án tiến hành thực hiện các nội dung nghiên cứu sau: Nội dung 1: Xác định sự thay đổi hình thái phẫu diện và tính chất hóa học đất phèn ĐBSCL sau 20 năm canh tác. Nội dung 2: Xác định khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn điển hình ở ĐBSCL. Nội dung 3: Xác định hiệu quả sử dụng phân lân dạng DAP phối trộn Avail cho lúa trên đất phèn ĐBSCL.4 Ý nghĩa của luận án 1.1 Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu được công bố từ luận án đã cung cấp thông tin về sự thay đổi hình thái và đặc tính hóa học đất sau thời gian hơn 20 năm canh tác. 2 Áp dụng biện pháp bón phân theo lô khuyết nhằm xác định khả năng cung cấp dưỡng chất N, P, K từ đất và khả năng đáp ứng năng suất lúa bởi các dưỡng chất N, P và K tại từng điểm thí nghiệm trên đất phèn.

Kết quả thí nghiệm bón phân lân dạng DAP phối trộn Avail nhằm xác định hiệu quả sử dụng phân lân trên đất phèn bằng hoạt chất Avail polymer. Đây là nguồn tài liệu quý phục vụ cho công tác nghiên cứu, học tập và giảng dạy.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu đã xác định được sự thay đổi về mặt hình thái và đặc tính hóa học của 05 phẫu diện đất phèn, tuy nhiên phân loại đất dựa theo tầng chẩn đoán và đặc tính chẩn đoán của FAO – WRB tên đất không thay đổi sau 20 năm canh tác. Cho biết được khả năng cung cấp dưỡng chất N, P và K từ đất cho lúa vụ HT và ĐX tại 04 điểm thí nghiệm đại diện cho 04 vùng sinh thái đất phèn ĐBSCL Cho thấy bón phân lân dạng DAP phối trộn hoạt chất Avail polymer chỉ đạt hiệu quả cho lúa ở 01 địa điểm thuộc loại đất phèn nặng.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu - Hình thái phẫu diện và tính chất hóa học của 05 vị trí đất phèn điển hình ở ĐBSCL là (Hồng Dân - Bạc Liêu; Phụng Hiệp – Hậu Giang; Tân Thạnh – Long An; Thạnh Hóa – Long An; Tân Phước – Tiền Giang) - Hiệu suất sử dụng phân bón NPK cho lúa trên đất phèn - Hiệu quả của phân lân dạng DAP bọc Avail polymer cho lúa trên đất phèn.

- Giống lúa cao sản OM5451, có thời gian sinh trưởng ngắn 88-95 ngày, có tính chịu phèn cao. Phạm vi nghiên cứu + Về mặt không gian Dựa theo tài liệu hướng dẫn khảo sát thực địa trong hội thảo đất phèn thế giới lần 4 tổ chức tại TP. Hồ Chí Minh năm 1992 (The Fourth International Symposium on Acid Sulfate Soils in Ho Chi Minh city, 1992 - 4th_ISSASS), nghiên cứu đã chọn lựa ra được 05 hình thái phẫu diện đất phèn điển hình ở ĐBSCL là (Hồng Dân - Bạc Liêu; Phụng Hiệp – Hậu Giang; Tân Thạnh – Long An; Thạnh Hóa – Long An; Tân Phước – Tiền Giang) và tiến hành khảo sát lại hình thái, tính chất hóa học đất theo tầng phát sinh của từng phẫu diện. Trong nghiên cứu của luận án chỉ thực hiện đại diện được 03 vùng sinh thái đất phèn vùng Bán Đảo Cà Mau-BĐCM; Trũng Sông Hậu-TSH; Đồng Tháp Mười- 3 ĐTM, đối với vùng Tứ Giác Long Xuyên-TGLX không nghiên cứu được do không có hình thái phẫu diện đất và số liệu phân tích đất trong nghiên cứu năm 1992.

Nghiên cứu đã bố trí song song 04 thí nghiệm đồng ruộng về khả năng cung cấp dưỡng chất N, P, K và đồng thời đánh giá hiệu quả của Avail cho lúa đại điện cho 04 vùng sinh thái đất phèn ĐBSCL. Thí nghiệm được tài trợ từ đề tài nghiên cứu sử dụng hợp lý đất phèn ĐBSCL thích ứng với biến đổi khí hậu (BĐKH 57, năm 2014-2015), do kết hợp với dự án nên địa điểm bố trí thí nghiệm đồng ruộng đã được xác định bởi Hội Đồng duyệt đề cương cấp Nhà nước thống nhất thông qua (bốn địa điểm thí nghiệm đại diện cho 04 vùng sinh thái đất phèn ĐBSCL gồm: Bán đảo Cà Mau, Trũng Sông Hậu, Tứ giác Long Xuyên và Đồng Tháp Mười “bố trí bổ sung thí nghiệm tại TGLX không tương quan với hình thái phẫu diện đất phèn nhưng đây là tài liệu làm cơ sở cho các nghiên cứu đầy đủ 04 vùng sinh thái đất phèn ĐBSCL về sau”). + Về mặt thời gian Khảo sát, đánh giá sự thay đổi hình thái phẫu diện và tính chất hóa học của 05 phẫu diện đất phèn ĐBSCL được thực hiện ở hai thời điểm: (i) Hội thảo đất phèn thế giới tổ chức ở TP. Hồ Chí Minh năm 1992; so với (ii) Đề tài nghiên cứu sử dụng hợp lý đất phèn ĐBSCL thích ứng với biến đổi khí hậu (BĐKH 57) thực hiện năm (2014-2015).

- Khảo sát khả năng cung cấp dưỡng chất N, P, K và hiệu quả của phân lân dạng DAP phối trộn với hoạt chất Avail bón cho lúa vụ Hè Thu 2014 và Đông Xuân (2014 - 2015). Những điểm mới của luận án Xác định được mức độ thay đổi về hình thái của đất phèn ĐBSCL sau thời gian hơn 20 năm sử dụng đất. Đánh giá được sự thay đổi về tính chất hóa học của 05 phẫu diện đất phèn điển hình tại ĐBSCL sau thời gian hơn 20 năm canh tác. Xác định được khả năng cung cấp dưỡng chất N, P, K từ đất và khả năng đáp ứng năng suất lúa bởi dưỡng chất N, P và K tại các điểm thí nghiệm đại diện cho 04 vùng sinh thái đất phèn ĐBSCL.

Đánh giá được hiệu quả sử dụng phân lân trên đất phèn có sự phối trộn bởi hoạt chất Avail polymer. 4 Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan nghiên cứu về đất phèn 2.1 Khái niệm đất phèn Đất phèn (Acid sulphate soils) là loại đất có chứa vật liệu sinh phèn (pyrite) do kết quả của các tiến trình sinh hóa xảy ra trong đất dẫn đến lượng acid sulfuric được tạo thành làm cho các đặc tính chủ yếu của đất ảnh hưởng lâu dài (Pons, 1973).